煤炭学报

作者：张锦旺, 万晓航, 王家臣, 杨胜利, 程东亮, 魏炜杰, 宋正阳, 王世纪, 李欣洋,

关键词：水平分段综放开采, 放煤规律, 分段高度, 顶煤回收率, 嵌锁效应,

针对急倾斜特厚煤层水平分段综放开采中顶煤放出规律复杂、合理分段高度难以确定的工程难题，采用散体动力学理论、离散元数值模拟、物理试验与深度学习算法相结合的方法，揭示了放煤过程中煤矸块体间嵌锁效应主导的“松动—压实”循环机制，构建多参数数值模拟方案，开展物理试验验证，并建立基于序列数据的回收率及合理分段高度预测模型。探究了分段高度、工作面长度、煤层倾角对嵌锁效应及顶煤回收率的影响规律，发现煤层倾角和分段高度越大，嵌锁效应越明显，不利于顶煤的顺利放出，而工作面长度对嵌锁效应的影响不大，较小的分段高度有利于减弱嵌锁效应、促进顶煤的顺利放出。工作面长度越小、分段高度越高，工作面中部的放煤量更加均匀；煤层倾角越大、分段高度越高，靠近工作面顶板侧的放煤口放煤量逐渐增加。工作面长度越大，煤层倾角越小时，采用较小分段高度可以有效减少顶煤成拱、提高工作面的回收率，而当煤层倾角大于70°时，应选取较大分段高度可以削弱嵌锁效应、提升顶煤回收率。构建LSTM+Transformer的回收率及合理分段高度预测模型，实现回收率与合理分段高度的准确预测(R2=0.9469)。研究为乌东煤矿等水平分段综放工作面提供了分段高度的动态优化方法，有助于实现急倾斜煤层的高回收率开采。

来源：2026年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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